WO2004003438A1 - Reseau de distribution d'un liquide et son procede de maintien en temperature par induction - Google Patents

Reseau de distribution d'un liquide et son procede de maintien en temperature par induction Download PDF

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WO2004003438A1
WO2004003438A1 PCT/FR2003/002009 FR0302009W WO2004003438A1 WO 2004003438 A1 WO2004003438 A1 WO 2004003438A1 FR 0302009 W FR0302009 W FR 0302009W WO 2004003438 A1 WO2004003438 A1 WO 2004003438A1
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WO
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pipes
pipe
temperature
network
liquid
Prior art date
Application number
PCT/FR2003/002009
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English (en)
Inventor
Laurent Lathus
Claude Prioton
Fabrice Delpierre
Rodolphe Guitton
Didier Bailli
Original Assignee
Sa Deschamps-Lathus
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Publication date
Application filed by Sa Deschamps-Lathus filed Critical Sa Deschamps-Lathus
Priority to AU2003267501A priority Critical patent/AU2003267501A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/34—Heating of pipes or pipe systems using electric, magnetic or electromagnetic fields, e.g. using induction, dielectric or microwave heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/35—Ohmic-resistance heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply

Definitions

  • the present invention relates to a liquid distribution network, in particular domestic hot water, to maintain in temperature, and to a process for maintaining the temperature of the liquid, in particular domestic hot water, contained in said network. distribution.
  • FIG. 1 of the accompanying drawings provides a better understanding of the prior art to the invention relating to the architecture and operating mode of the liquid distribution networks in the particular case of a hot water distribution network 1 health.
  • This Figure 1 is a block diagram of a domestic hot water distribution network 1 according to the art prior to the invention.
  • This distribution network 1 is supplied with drinking water by an inlet pipe 2.
  • This water being at a low initial temperature, is admitted into the tank of a boiler 3 constituting the generator of the distribution network 1.
  • a burner heats the domestic water to bring it to a defined temperature, called the generator outlet temperature and typically around 60 ° C.
  • the boiler 3 supplies a certain amount of heat in order to raise the temperature of the hot water.
  • the pipes comprise at least one collecting pipe 5 at the outlet of the boiler 3, several distribution pipes 6, generally called distribution columns, connected in parallel to the collector pipe 5, and several terminal pipes 9 connected in parallel to each of the distribution pipes 6.
  • Each of the terminal pipes 9 is equipped with different draw-off valves 10 for domestic hot water constituting the draw-off points which can be taps R, shower pears P, etc.
  • Each of these terminal pipes 9 is also equipped with an isolation valve 11 placed at the upstream end, by relative to the generator, the terminal pipe 9 adjacent to the distribution pipe 6 to which it is connected.
  • the references El, E2, etc. represent the different floors of a building, with which the terminal pipes 9 are respectively associated.
  • each distribution pipe 6 is connected in series at its upper downstream end to a pipe called return column 8, all of the return columns are connected in parallel to a collector return pipe. 7, allowing the domestic hot water from the network to be brought back to the boiler 3.
  • the boiler 3 heats this water which has circulated in the various pipes and whose temperature has dropped to bring it again to the outlet temperature of the generator.
  • the generator supplies a new quantity of heat to the domestic hot water.
  • FIG. 1 also shows that each of the distribution pipes 6 is provided at its downstream end with a hydraulic damper 17 reducing the pressure shock waves which propagate in the pipes when a withdrawal valve 10 is opened or closed quickly.
  • This classic architecture of a domestic hot water distribution network makes it possible to control the temperature of the hot water through the network and to impose that the temperature of the domestic hot water, at the withdrawal points, is equal to or close to the set temperature. And this, at any time of the actual or potential use of the installation.
  • the domestic hot water distribution networks have the main disadvantage of consuming a lot of energy.
  • the generator consumes energy to perform the second operation for which it is designed, namely maintaining the temperature by heating the hot water circulating constantly in the network.
  • the generator must operate continuously in order to immediately offer the user opening a draw-off valve 10 domestic hot water at the set temperature.
  • the architecture according to the prior art also requires a device for circulating water in the looped circuit of pipes. This permanent operation also consumes energy.
  • Another disadvantage of the architecture of such networks lies in a delicate balancing operation during the commissioning of the installation, and in significant maintenance during the operation of the installation. Finally it is necessary to double the hot water pipes to allow their return to the boiler.
  • the object of the invention is to eliminate the aforementioned drawbacks and to propose a system for maintaining the temperature of a liquid, in particular domestic hot water, which consumes less energy.
  • the invention also aims to propose a system making it possible to simplify the architecture of the liquid distribution networks, in particular of domestic hot water.
  • the invention also aims to provide a method for maintaining the temperature of the liquid, in particular domestic hot water, of a distribution network and for adjusting the generator of the installation accordingly.
  • the fourth embodiment of the electrical temperature maintenance device 31 comprises a pipe 32 through which is likely to flow an electric current.
  • the ends of the section S to be maintained at temperature are respectively connected by rings 33, 34 and electrical wires at the terminals of the secondary 36 of a transformer 35, the primary of which is connected to the mains.
  • a junction cable 41 can form an electrical bridge between each of the sides of the junction.
  • the temperature maintenance system is regulated by a system comprising a temperature sensor 42 recording the temperature of the water present in the pipe 32.
  • the subject of the invention is a liquid distribution network comprising a generator, connected to at least one collecting pipe on which several distribution pipes are mounted in parallel, the network not comprising a return pipe between the pipes of distribution and the generator, each of the distribution pipes being closed at its downstream end relative to the generator, the distribution network having no means for circulating the liquid permanently in the network, and at least one network pipe comprising on its entire length at least one continuous conductive layer of ohmic conductive material of the electric current, and being provided with at least one means of maintaining the temperature by induction comprising on the one hand a connecting element of conductive material of the electric current connecting two portions of the conductive layer to form a closed loop of c inverter, and on the other hand a device for generating a variable magnetic flux through the closed loop, characterized in that each of the pipes to be maintained at temperature by induction comprises at least one metal-core pipe forming the continuous conductive layer which is interposed between an inner layer and an outer layer of an electrical insulator, the two portions connected by the connecting element corresponding
  • this distribution network does not include means for balancing the pressure in said distribution pipes.
  • Each of said pipes preferably comprises several pipes with a metallic core connected by fittings, the electrical continuity of the entire pipe at the level of said fittings being ensured by intermediate electrical connection elements made of material conducting the electric current connecting each of the bared ends, adjacent to said fitting, of pipes situated on either side of said fitting.
  • each of said distribution pipes comprises several pipes with a metallic core connected by conductive connectors comprising a layer of a material conducting the electric current in electrical connection with each of the metallic cores of the pipes situated on either side of said connector.
  • each of said pipes comprises several pipes having a second metallic core forming said connecting element placed between said outer layer of insulation and the first metallic core, and separated from the latter by a additional intermediate layer of electrical insulation.
  • the device for generating a variable magnetic flux through one of said closed conductor loops is a current transformer with a magnetic core whose primary winding is supplied by a variable current and whose secondary winding consists of said conductor closed loop.
  • said transformer connection comprises an internal wall where said conductive layer of the electric current is situated, and an external wall defining with the internal wall an annular space between the two walls, in which the magnetic core is thus housed. than the primary winding of said transformer.
  • said transformer connector has in its outer wall a second conductive layer of electric current in electrical connection with each of said second metal cores of the pipes located on either side of said connector, and in such a way that the two conductive layers of said connector transformer are electrically isolated from each other.
  • the invention also relates to a method for maintaining the temperature in a liquid distribution network, the network comprising a generator, connected to a main collecting pipe on which several distribution pipes are mounted in parallel, each of the pipes having on its entire length at least one continuous conductive layer of ohmic conductive material of the electric current, characterized in that each of the pipes to be maintained by induction temperature includes at least one metal core pipe forming the continuous conductive layer which is interposed between an inner layer and an outer layer of an electrical insulator, and in that the method consists in: - connecting two portions of the continuous conductive layer of the pipeline by a connecting element made of electrically conductive material in order to form a closed loop of conductor, portions between which the user wishes to maintain the temperature of the liquid at a so-called set temperature, the two portions connected by the connecting element corresponding to portions of the pipe which have been stripped of the outer layer of insulation to reveal the metallic core and allow electrical contact between the metallic core and the connecting element;
  • the method consists in:
  • FIG. 1 is a block diagram of a domestic hot water distribution network according to the prior art.
  • FIG. 2 is a block diagram of a domestic hot water distribution network according to the invention.
  • FIG. 3 is a diagram of a pipe of a domestic hot water distribution network provided with an induction temperature maintenance device according to the invention.
  • FIG. 4 is a partial axial section of two pipes with a metal core, a conductive intermediate connection, and a conductive end connection, forming part of the network according to a first variant of the invention.
  • FIG. 4A is an enlarged view of a detail of Figure 4, as indicated by the circle IVA, showing the connection made by means of a spike ring between the metal core pipe and the conductive intermediate connector.
  • FIG. 5 is a partial axial section of two pipes with a double metal core, two conductive end fittings, and a transformer fitting, forming part of the network according to a second variant of the invention.
  • the diagram in FIG. 2 represents a distribution network 101 of domestic hot water according to the invention.
  • This distribution network 101 is supplied with drinking water by an inlet pipe
  • the network 101 comprises a collecting pipe 5, several distribution pipes 6 mounted in parallel on the collecting pipe 5, and several terminal pipes 9, mounted in parallel on each of the distribution pipes 6.
  • terminal pipes 9 are equipped with different valves for drawing off domestic hot water 10 which can be taps R, pears P for showers, etc.
  • Each of these terminal pipes 9 is also equipped with an isolation valve 11 placed at the end of the terminal pipes 9 adjacent to the distribution pipe 6 to which it is connected.
  • the temperature of the domestic hot water is maintained at temperature by devices, called induction temperature-maintaining means 20, the mode of operation of which will be described lower.
  • the collecting pipe 5 and the distribution pipes 6 are provided with at least one such means of maintaining the temperature by induction 20. Consequently, the temperature of the domestic hot water is controlled and maintained along the pipes 5 and 6 of the distribution network 101, at a value close to the set temperature which is approximately 50 ° C.
  • the temperature of the domestic hot water is maintained even if the water stagnates in one place of one of the pipes of the network and stays there a certain time before being distributed to the user. Indeed, the temperature of the water being generally constant along the pipes 5 and 6, the fact that the water is static or in motion does not not change the amount of heat that a pipe must bring to the water it contains to keep it at the set temperature.
  • the network according to the invention makes it possible to fulfill the role of a domestic hot water distribution installation, namely to distribute water at the set temperature while simplifying the architecture of such a network in comparison of the prior art.
  • the network according to the invention does not include a return pipe to the generator, means to circulate the water (a pump for example).
  • the network according to the invention may no longer include the pressure balancing means with which the prior networks were equipped.
  • the generator only has the function of heating the potable water introduced into the network from the inlet pipe 2 to bring it to the set temperature.
  • the generator fitted to the networks according to the invention no longer includes the functionality of maintaining the temperature of the water in the circuit.
  • the generator outlet temperature can be, in the context of this invention, equal to the set temperature.
  • the operating point of the generator of the installation according to the invention can be set lower than it was in the installations according to the prior art, thus saving energy. All these simplifications of the architecture make it possible to reduce the cost of implementation, operation and maintenance of the distribution network 101 of domestic hot water.
  • FIG. 3 is a particular representation of a distribution pipe 6 provided with means for maintaining the temperature by induction 20 according to the invention.
  • the distribution pipe 6 is made up of several pipes 26 comprising a continuous conductive layer made of a material conducting the electric current, such as metal. These pipes are connected together by intermediate fittings 27 ensuring the hydraulic continuity of the distribution pipe 6.
  • intermediate connections 27 comprise a continuous conductive layer, which is the case in FIG. 3, an electric wire 29, playing the role of a conductive connecting element makes it possible to put the continuous conductive layer of the pipe 26 into electrical contact with the continuous conductive layer of the intermediate connector 27 with which this pipe is connected.
  • the electrical contact between the electric wire 29 and the continuous conductive layer of the pipe 26 can be achieved by locally stripping the end of the pipe 26 from the possible layer of insulation to reveal the continuous conductive layer of the pipe 26.
  • points A and B located at the two ends of the distribution pipe 6, a continuous conductive layer is produced.
  • the points A and B are also set to the same potential by means of an electric wire 28 serving as the main connection element.
  • the connection between the electric wire 28 and the conductive layer of the distribution pipe 6 is made, when necessary, by locally stripping the distribution pipe 6, of an insulating layer for example, in order to reveal the conductive layer.
  • Points A and B are thus set to the same electrical potential. From A to B along the conductive layer of the distribution pipe 6 and from B to A along the electric wire 28, a closed loop of conductor, denoted ABA, was thus formed.
  • a magnetic heart 32 of hollow rectangular section surrounds the electric wire 28 at any point.
  • the continuous conductive layer of the distribution pipe 6 passes outside the magnetic core 32.
  • the magnetic core 32 could be located at any other point of the closed loop of conductor ABA, provided that one of its branches is located outside the closed ABA loop and another of its branches is located inside the closed ABA loop.
  • a primary winding 31, making several turns, for example 2 turns, is wound around the magnetic core 32.
  • This primary winding 31 is powered by a current generator (not shown in FIG. 1) which delivers a variable current, for example a sinusoidal current with a frequency of 50 Hz and an amplitude of 1,800 A.
  • the primary winding 31, the magnetic core 32 and the closed loop of conductor ABA form a current transformer 30.
  • the secondary winding of transformer 30 is none other than the closed loop of conductor ABA, making a single turn around the heart magnetic 32.
  • the closed loop of conductor ABA could make several turns around the magnetic core 32.
  • variable magnetic field When the primary winding 31 is traversed by a variable current, a variable magnetic field is produced along the axis of the turns. This variable magnetic field is concentrated and guided inside the magnetic core 32.
  • the domestic hot water distribution network is to be maintained at temperature, it is preferable that all the pipes of the network are integrated in a network of continuous conductor loops, separated from each other .
  • the collecting pipe 5 to be maintained in temperature by induction is divided into three parts GH, IJ and KL. Each of these parts belongs to a closed loop of conductor provided with a current transformer 30. The electrical separation between the various conductor loops along the pipeline can be carried out by means of insulating connections 19.
  • the ABA loop of the distribution pipe 6 located furthest to the right in FIG. 3 has a slight difference in its geometry. From point A, located at the upper end of the distribution pipe 6, and up to point M located at the lower end of the distribution pipe 6, a continuous conductive layer is produced by successively connecting the pipes 26 that make up this pipeline.
  • the pipes are electrically connected by intermediate conductive connecting elements 25, electrical wires for example.
  • the pipes are hydraulically connected by intermediate fittings which are not conductive.
  • An intermediate conductive connection element 25 makes it possible to electrically connect the point M of the distribution pipe 6 and the point N of the collector return pipe 7, avoiding the T-shaped insulating connection 19. In this way a portion NB of the end of the collector return pipe 7 can be integrated into the continuous conductive layer and be integrated into the loop considered. 2004/003438
  • FIG. 4 represents a partial axial section of a particular embodiment of a pipe of the domestic hot water distribution network according to a first variant of the invention.
  • Line 9 can comprise several pipes 40 connected together by intermediate conductive connections 41 and connected to valves for example at the ends of line 9 by end conductive connections 42.
  • Each pipe 40 consists of a metallic core 43 central, in aluminum for example and more generally in an ohmic conductive material of the electric current, situated between an insulating inner layer 45 and an insulating outer layer 44 in an insulating material of the electric current, in Polyethylene for example.
  • the central metallic core 43 constitutes part of the continuous conductive layer of the pipe 9 and makes it possible to dissipate the induced electric current by Joule effect.
  • the heat produced in the metallic core 43 is transmitted through the insulating inner layer 45 to the water contained in the pipe 9.
  • the intermediate conductive connection 41 made of metal for example, has a main axis of symmetry of revolution. It has a central hole 46 of the same axis, the diameter of which can vary along this main axis, for the communication of water between the two pipes 40 located on either side of the conductive intermediate connection 41.
  • the intermediate connection conductor 41 has two identical portions 47 and 48, symmetrical to each other with respect to a plane perpendicular to the main axis.
  • Each of the portions 47 and 48 includes a generally cylindrical skirt 50 whose external diameter is slightly greater than the internal diameter of the pipe 40, and provided on its external surface with V-shaped notches, in order to achieve a hermetic engagement by hooking the notches with the layer inner insulator 45 of the pipe 40, when the skirt 50 of the conductive intermediate connection 41 is fitted inside the end of the pipe 40 to be connected.
  • the end portion of the pipe 40 abuts on the bottom 51 of an annular groove 52 formed opposite one another on a radial face 53 of the portion 47 of the conductive intermediate connection 41.
  • section of this annular groove 52 is generally rectangular and its width is identical to or slightly less than the thickness of the pipe 40.
  • FIG. 4A the junction between the pipe 40 with a metallic core 43 and the part 47 of the conductive intermediate connector 41 is shown in more detail.
  • the electrical continuity, along the pipe 9, between the metallic core 43 and the conductive intermediate connection 41 is ensured by means of a crimping ring 55.
  • This made of conductive material, is, at one end, fitted in electrical contact with the conductive intermediate connection 41 by contact with the outer edge 56 of the annular groove 52.
  • the crimping ring 55 has, at the other end, radially inwardly projecting parts which, in this particular embodiment, take the form of pins 57.
  • the pins 57 pierce the insulating outer layer 44 of the pipe 40, and come into electrical contact with the metallic core 43 of the pipe 40.
  • the conductive end fitting 42 has a main axis of symmetry of revolution. It has a central hole 60 of the same axis, the diameter of which can vary along this main axis, for the communication of water between the pipe 40 and an element of the sanitary water distribution installation, a valve by example.
  • the conductive end connector 42 has two portions 61 and 62.
  • the portion 61 and the portion 47 of the conductive intermediate connector 41 are identical both in their structure, in their mode of connection to the pipe 40 to ensure hydraulic continuity and the electrical continuity.
  • the part 62 may include a threaded external surface 63 for its connection to a valve for example.
  • the end fitting when the end fitting is metallic, the latter can be directly connected to the electric wire 28, which makes it possible to avoid locally stripping the outer layer of insulation 44, l end of the pipe 40 close to the end A or B of the pipe 9.
  • the intermediate connections are made of ohmic conductive material of the electric current, it is also possible to maintain the temperature of the domestic hot water contained in the volume internal of the fitting.
  • the physical properties of the fitting must be studied and adapted to maintain the hot water contained around the set temperature, knowing that this fitting is used in combination with pipes and other fittings within a pipeline traversed by a current common armature.
  • intermediate connections are not metallic, it is then necessary to connect the adjacent pipes 40 on either side of the intermediate connection, by an intermediate connection of the type of the intermediate conductive connection element 25, to ensure electrical continuity. along the pipe 9. But in this case the connection does not allow the temperature of the contained water to be maintained directly.
  • the volume of water that this connection contains can be maintained in temperature indirectly by heat diffusion from the volumes of water, contained in the pipes 40 adjacent to the intermediate connection, brought to the set temperature.
  • Figure 5 is a partial axial section of a pipe 9 comprising two pipes 65 with a double metal core, two conductive end fittings 142, and a central transformer fitting 66, according to a second variant of the invention.
  • the pipe 65 comprises, moving radially from the main axis towards the outside, an inner layer of insulation 71, a first metallic core 67, an intermediate layer of insulator 68, a second metallic core 69 and an outer layer insulation 70.
  • the first metallic core 67 plays the role of the continuous conductive layer of the pipe 9 which, by the Joule effect, will dissipate the induced current into heat transmitted through the inner layer of insulator 71 to the domestic hot water contained in pipe 65 ensuring temperature maintenance.
  • the second metallic core 69 plays the role of the connecting element between the ends A and B of the pipe 9 between which the water contained must be maintained at temperature.
  • the different insulating layers 71, 68 and 70 made of polyethylene for example, electrically isolate the metal cores from each other and from the outside and inside environment.
  • the conductive end fitting 142 made of metal for example, in FIG. 5, is similar to the conductive end fittings described previously in FIG. 4. It has a main axis of symmetry of revolution. It has a central hole 160 of the same axis, the diameter of which can vary along this main axis, for the communication of water between the pipe 65 and an element of the sanitary water distribution installation, a valve by example.
  • the conductive end fitting 142 has two portions 72 and 162.
  • the portion 162 may include a threaded outer surface 163 for connection to a valve, for example.
  • the portion 72 comprises a generally cylindrical skirt 150 whose external diameter is slightly greater than the internal diameter of the pipe 65, and provided on its external surface with V-shaped notches, in order to achieve a hermetic engagement by hooking the notches with the inner layer of insulator 71 of the pipe 65, when the skirt 150 of the portion 72 of the conductive end fitting 142 is fitted inside the end of the pipe 65 to be connected.
  • the portion 72 has a first shoulder 73, the thickness of which is slightly greater than the thickness of the inner layer of insulation 71.
  • An annular portion located at the end of the inner surface 74 of the pipe 65 is stripped of the inner layer of insulation 71.
  • the first metallic core 67 on a portion equal to the stripped annular portion, comes into electrical contact with the conductive end fitting 142 in s 'pressing on the external cylindrical surface 75 of the first shoulder 73.
  • an end portion of the pipe 65 abuts on the bottom 151 of an annular groove 152 formed opposite one another on a radial face 153 of the portion 72 of the conductive end fitting 142.
  • the section of this annular groove 152 is generally rectangular and its width is identical to the cumulative thickness of the four outer layers 67, 68, 69, and 70 of the pipe 65. Electrical continuity between the second metal core 69 and the conductive end fitting 142 is ensured by means of a crimping ring 155.
  • This made of conductive material, is at one end fitted into electrical contact with the fitting conductive end 142 by contact with the outer edge 156 of the annular groove 152.
  • the crimping ring 155 comprises, at the other end, radially inward projecting parts which, in this particular embodiment, take the in the form of spikes 157. When the crimping ring 155 is crimped, the spikes 157 pierce the insulating outer layer 70 of the pipe 65, and come into electrical contact with the second metallic core 69 of the pipe 65, without touching the first metallic core 67.
  • the two metal cores 67 and 69 of the pipe 65 are placed in electrical continuity.
  • the electrical contact points, between the continuous conductive layer of the pipe 9 which in this variant of the invention consists of the first metal core 67 and the connecting element which in this variant of the invention consists of the second metal core 69, were thus created.
  • the transformer connection 66 comprises two parts 80 and 81, with symmetry of revolution along the same axis, made of conductive material.
  • the part 81 surrounds the part 80 and is separated from the latter by an electrical insulation lining 83.
  • the part 81 is annular and has a C section open towards its axis, with an axially outer wall 85.
  • the side walls 86 of the part 81 has protruding portions 87 axially outwardly located at a certain distance from the inner edge of the side wall 86.
  • the part 81 consists of two half-shells so that it can be mounted on the room 80.
  • the part 80 symmetrical with respect to a median plane orthogonal to the main axis, has a central hole 82 of the same axis as the part 80, the diameter of which can vary along this main axis, for the communication of the between the pipes 65 placed on either side of the transformer fitting 66.
  • the part 80 comprises a skirt 150 and a first shoulder 73 widely described above in the particular case of the conductive end fitting 142.
  • the part 80 comprises a second shoulder 88, the thickness of which is less than the cumulative thickness of the intermediate layer of insulation 68 and of the first metal core 67.
  • the internal surface of the inner edge of the side wall 86 of the part 81 bears the lining of electrical insulation 83 against the external cylindrical surface 89 of this second shoulder 88.
  • the part 80 comprises a third shoulder 90 forming the central body of the part 80.
  • the thickness of this third shoulder 90 is less than the depth of the interior recess of the part 81, such so that, when the parts 80 and 81 are positioned with one another, the axially external surface 91 of this third shoulder 90 and the internal surface 92 of the part 81 form an annular space 93.
  • the portion end of the pipe 65 abuts on the bottom of the annular groove 252.
  • the distance between the axial walls of this annular groove 252 is identical to or less than the cumulative thickness of the four outer layers 67, 68, 69, and 70 of the pipe 65.
  • the electrical continuity between the second metallic core 69 and the part 81 of the transformer connection 66 is ensured by means of a crimping ring 255.
  • the latter made of conductive material, is at one end fitted in co electrical contact with the part 81 by contact with the outer edge of the annular groove 252 which is in fact the internal axial surface 97 of the protruding part 87.
  • the crimping ring 255 has pins which ensure contact with the second metallic core 69 of the pipe 65 as already mentioned.
  • the continuity of the internal conductive continuous layer of the pipe 9 is achieved by connecting the first metal cores 69 of the pipes 65 located on either side of the transformer connector 66 by means of the inner conductive part 80 of the transformer connector 66. continuity of the connecting element is achieved by connecting the second metal cores 69 of the pipes 65 located on either side of the transformer fitting 66 by means of the external conductive piece 81 of the transformer fitting 66.
  • the toroidal magnetic heart 132 of a transformer In the annular space 93 is housed the toroidal magnetic heart 132 of a transformer.
  • the magnetic core 132 is surrounded over its entire perimeter by the primary winding 131 of the transformer.
  • the primary winding 131 isolated from the conductive parts 80 and 81, is supplied by a variable current from a generator (not shown).
  • variable current induces a magnetic field which is directed in a direction perpendicular to the axis C of the pipes.
  • This magnetic field guided by the toroidal magnetic heart 132 generates an induced current in the inner conductive part 80 of the transformer connection 66, the first metallic cores 67 of the pipes 65 and the conductive end fittings 142.
  • These components of the continuous layer conductive of the pipe 9 being set to the same potential at points A and B by the second metal cores 69 of the pipes 65 and the external piece 81 conductive of the transformer connector 66, the induced current dissipates by the Joule effect.
  • Part of the heat produced makes it possible to compensate for the heat losses of the sanitary water contained in the pipes 65 and the transformer connection 66 and to maintain this water at the set temperature.
  • This aspect of the invention deserves to be clarified.
  • the principle of induction on which the present invention is based requires only the presence of a conductive circuit whose two ends are at the same potential, so that an electric current is induced in this circuit. Thereafter, the general laws of electricity are applied to the current induced in this circuit; if there is an ohmic conductive element, Joule's law is applied; if the circuit is divided into two parallel branches, the current flowing in each branch can be known as a function of the parameters of each of the branches, the law of division of the currents being applied; etc.
  • the simplest closed circuit is obviously the closed conductor loop mentioned above.
  • the invention applies for example to a pipe having a first pipe with a metallic core connected to two other pipes by means of an intermediate conductive T-shaped connection, provided that the ends of the three pipes are connected by a connecting element placing them at the same potential. Then, provided that the physical characteristics of the different pipes are studied with respect to each other, the temperature of the domestic hot water contained in this T-shaped pipe can be maintained at the set temperature.
  • An advantage of the present invention is that the method for maintaining the temperature of the domestic hot water distribution network is based on the supply by a variable current of the primary of the current transformer 30 for example.
  • This operation can be controlled remotely by means equivalent to those used in industrial IT: sensor of different physical variables (intensity of the current induced in a loop, temperature etc.) at different points on the network, data acquisition by IT means, monitoring, recording, management and security program, feedback to impose an operating point, etc.
  • the present invention provides a device for maintaining the network in temperature which provides the circuit water with sufficient heat to compensate for the losses. If the device is correctly calibrated, it can also provide more heat than losses and consequently cause the temperature of the domestic hot water contained in the pipe to rise.
  • the device which equips the network according to the present invention also has the advantage of allowing a heat treatment of the pipes of the network. Scientific studies having for subject the thermal maintenance by induction according to the invention were carried out. He was put in evidence that thermal maintenance by induction does not deteriorate the structure of the pipe. For example, for a copper pipe, no metal ion was detected in the domestic hot water supplied by the network equipped with the device according to the invention. Consequently, the composition of the distributed water is not modified by the thermal maintenance by induction.
  • the electrical energy used in the primary is advantageously that of the sector with a frequency of 50 or 60 Hz and a voltage of 220V.
  • the intensity in the secondary circuit constituted by the continuous conductor loop is 3000 A, but under a very low voltage varying between 1 and 10 V. This small potential difference ensures perfect safety for users.
  • each of the conductor loops formed along the network for example in order to comply with standards NF EN 60601-1-1 and 1-1-2 relating to medical devices and Cl 8-600 relating to low frequency electromagnetic fields, special inductors having a high efficiency of the order of 98% are preferably used.
  • the electrical connecting elements necessary for the formation of each of the continuous conductor loops must follow as closely as possible the path defined by the pipeline to be maintained at temperature. As such, pipes with a double metallic core are particularly well suited.
  • the Applicant has carried out simulations of the installation of an induction thermal maintenance device on the whole of a domestic hot water distribution network, either for the case of a preexisting network, or for the case of '' a network equipped from its conception. These simulations tend to show that the energy consumption of a network equipped with the temperature maintenance device according to the invention is less than half of the energy consumption of a conventional network. And this without taking into account the waste of water which takes place in conventional installations when the user opens the inlet tap hot water and runs the water until hot water is actually obtained, and without taking into account the maintenance costs of conventional installations. These simulations suggest that the installation costs of the device according to the invention are amortized over the first years of operation of the network.
  • Inductive thermal maintenance of a domestic hot water distribution network can be fully controlled and automated.
  • the operating point of the temperature maintenance device can be selected according to external parameters, such as the ambient temperature.
  • the temperature maintenance device then keeps the network frost-free in case the outside temperature is negative.
  • the archiving of the various data over time allows traceability of the thermal maintenance by induction temperature, which makes it a tool in line with recent standards in force in sensitive buildings.
  • the Applicant has developed an algorithm for planning and optimizing the installation of a temperature maintenance device on a network of pipes.

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Abstract

Réseau de distribution de liquide, notamment d'eau chaude sanitaire, comportant un générateur (3), relié à une canalisation principale collectrice (5) sur laquelle sont montées en parallèle plusieurs canalisations de distribution (6), ne comportant pas de canalisation de retour entre les canalisations de distribution et ledit générateur, chacune des canalisations de distribution étant fermée à son extrémité aval par rapport au générateur, ne comportant pas de moyen pour faire circuler le liquide en permanence dans le réseau, et tel que chaque canalisation comporte sur toute sa longueur au moins une couche continue conductrice en matériau conducteur ohmique du courant électrique, chaque canalisation comprends au moins un tuyau (40; 65), le tuyau consiste d'un ame métallique (43; 67) intercalée entre une couche intérieure (45; 71) et une couche extérieure (44; 70) d'un isolant électrique, chaque canalisation est munie d'au moins un moyen de maintien en température par induction (20) comportant d'une part un élément de liaison en matériau conducteur (28) du courant électrique reliant deux portions (A, B) de ladite couche continue conductrice afin de former une boucle fermée (ABA) de conducteur, et d'autre part un dispositif pour engendrer un flux magnétique variable (30) à travers ladite boucle fermée.

Description

RESEAU DE DISTRIBUTION D'UN LIQUIDE ET SON PROCEDE
DE MAINTIEN EN TEMPERATURE PAR INDUCTION
La présente invention est relative à un réseau de distribution de liquide, notamment d'eau chaude sanitaire, à maintenir en température, et à un procédé de maintien de la température du liquide, notamment de l'eau chaude sanitaire, contenue dans ledit réseau de distribution.
La figure 1 des dessins en annexe permet de mieux comprendre l'art antérieur à l'invention relatif à l'architecture et au mode de fonctionnement des réseaux de distribution de liquide dans le cas particulier d'un réseau de distribution 1 d'eau chaude sanitaire.
Cette figure 1 est un schéma de principe d'un réseau de distribution d'eau chaude sanitaire 1 selon l'art antérieur à l'invention. Ce réseau de distribution 1 est alimenté en eau potable par une canalisation d'entrée 2. Cette eau, se trouvant à une température initiale basse, est admise dans le réservoir d'une chaudière 3 constituant le générateur du réseau de distribution 1. Un brûleur chauffe l'eau sanitaire pour la porter jusqu'à une température définie, dite de sortie de générateur et typiquement de 60°C environ. Au cours de cette première opération, la chaudière 3 fournit une certaine quantité de chaleur afin d'élever la température de l'eau chaude.
En fonction de la demande, c'est à dire de l'ouverture par un utilisateur d'un robinet d'eau chaude en un point quelconque du réseau de distribution 1, de l'eau à la température de sortie de générateur est injectée du réservoir de la chaudière 3 dans les canalisations du réseau de distribution 1. Dans les réseaux de distribution équipant les grands ensembles architecturaux comme les hôpitaux, les hôtels etc., les canalisations comportent au moins d'une canalisation collectrice 5 en sortie de chaudière 3, plusieurs canalisations de distribution 6, généralement dénommées colonnes de distribution, reliées en parallèle à la canalisation collectrice 5, et plusieurs canalisations terminales 9 reliées en parallèle à chacune des canalisations de distribution 6.
Chacune des canalisations terminales 9 est équipée de différentes vannes de soutirage 10 d'eau chaude sanitaire constituant les points de soutirage qui peuvent être des robinets R, des poires P de douche, etc. Chacune de ces canalisations teπninales 9 est également équipée d'une vanne d'isolement 11 placée à l'extrémité amont, par rapport au générateur, de la canalisation terminale 9 adjacente à la canalisation de distribution 6 à laquelle elle est connectée. Sur la figure 1, les référence El, E2...En représentent les différents étages d'un bâtiment, auxquels sont associés respectivement les canalisation terminales 9.
Entre l'instant où l'eau chaude sanitaire est introduite dans le réseau à partir de la chaudière 3 avec une température égale à la température de sortie de générateur, et l'instant où l'eau chaude sanitaire est extraite du réseau de distribution 1 en un point de soutirage, pouvant être des robinets R et des poires P de douche, la température de cette eau chaude sanitaire tend à baisser.
En effet l'isolation thermique des canalisations du réseau n'étant que partielle, des pertes de chaleur se produisent. L'eau chaude transmet de la chaleur vers l'extérieur au travers de la paroi de la canalisation qui la contient. En conséquence, la température de l'eau chaude sanitaire baisse tout le long des canalisations du réseau. La température de l'eau chaude sanitaire baisse d'autant plus que l'eau chaude sanitaire peut stagner en divers endroits du réseau et séjourner un certain temps avant d'être distribuée à l'utilisateur. Le rôle d'une installation de distribution d'eau chaude sanitaire n'est pas de distribuer une eau dont la température est variable et inconnue. Au contraire, son rôle est de distribuer, aux points de soutirage, une eau chaude sanitaire ayant une température définie, dite de consigne, valant typiquement 50°C environ. Afin de délivrer une eau chaude sanitaire à la température de consigne, il est classique de réaliser des réseaux de distribution qui comportent des circuits de canalisations bouclées sur le générateur de l'installation. C'est pourquoi, sur la figure 1, chaque canalisation de distribution 6 est reliée en série à son extrémité supérieure aval à une canalisation dite colonne de retour 8, l'ensemble des colonnes de retour sont reliées en parallèle à une canalisation de retour collectrice 7, permettant de ramener vers la chaudière 3 l'eau chaude sanitaire du réseau. La chaudière 3 réchauffe cette eau qui a circulé dans les diverses canalisations et dont la température a chuté pour la porter à nouveau à la température de sortie du générateur. Au cours de cette seconde opération qui est permanente, le générateur fournit une nouvelle quantité de chaleur à l'eau chaude sanitaire.
Comme l'indique la figure 1, une telle installation doit également être équipé d'un dispositif permettant de faire circuler l'eau dans les canalisations 5 à 8 en permanence : ente la chaudière 3 et les colonnes de retour 8, une pompe 15 est montée sur la canalisation de retour collectrice 7 assurant la circulation de l'eau chaude sanitaire le long des canalisations 5, 6, 8 puis 7. De plus, au voisinage de la jonction chacune des colonnes de retour 8 et de la canalisation de retour collectrice 7, une vanne d'équilibrage 16 est montée sur chaque colonnes de retour 8 pour permettre d'équilibrer les différentes colonnes de retour
8 les unes par rapport aux autres.
La figure 1 montre également que chacune des canalisations de distribution 6 est munie à son extrémité aval d'un amortisseur hydraulique 17 réduisant les ondes de choc de pression qui se propagent dans les canalisations lorsqu'une vanne de soutirage 10 est ouverte ou fermée rapidement.
Cette architecture classique d'un réseau de distribution d'eau chaude sanitaire permet de contrôler la température de l'eau chaude à travers le réseau et d'imposer que la température de l'eau chaude sanitaire, aux points de soutirage, soit égale ou proche de la température de consigne. Et ceci, à tout instant de l'utilisation réelle ou potentielle de l'installation.
Afin d'atteindre ce but, les réseaux de distribution d'eau chaude sanitaire selon l'art antérieur possèdent le principal désavantage de consommer beaucoup d'énergie. Le générateur consomme de l'énergie pour réaliser la seconde opération pour laquelle il est conçu, à savoir le maintien de la température en réchauffant l'eau chaude circulant en permanence dans le réseau. De plus le générateur doit fonctionner en permanence afin de proposer immédiatement à l'utilisateur ouvrant une vanne de soutirage 10 une eau chaude sanitaire à la température de consigne.
L'architecture selon l'art antérieur nécessite également un dispositif pour faire circuler l'eau dans le circuit bouclé de canalisations. Cette opération permanente consomme, elle aussi, de l'énergie. Un autre désavantage de l'architecture de tels réseaux réside dans une délicate opération d'équilibrage lors de la mise en service de l'installation, et dans une maintenance importante au cours du fonctionnement de l'installation. Enfin il est nécessaire de doubler les canalisations d'eau chaude pour permettre leur retour à la chaudière.
L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer un système de maintien en température d'un liquide, notamment de l'eau chaude sanitaire, qui consomme moins d'énergie. L'invention a également pour but de proposer un système permettant de simplifier l'architecture des réseaux de distribution de liquide, notamment d'eau chaude sanitaire.
L'invention a aussi pour but de proposer un procédé pour maintenir en température le liquide, notamment l'eau chaude sanitaire, d'un réseau de distribution et pour régler en conséquence le générateur de l'installation.
Il est connu d'après le document DE 3306784 de permettre la réalisation d'économies dans les installations de production et de distribution d'eau chaude en maintenant la température le l'eau présente dans les canalisations à une valeur cible au moyen d'un dispositif électrique. Pour ce faire, le quatrième mode de réalisation du dispositif électrique de maintien en température 31, représenté sur les figures 10, 11 et 12 de ce document, comporte une canalisation 32 à travers laquelle est susceptible de circuler un courant électrique. Les extrémités de la section S à maintenir en température sont respectivement connectées par des bagues 33, 34 et des fils électriques aux bornes du secondaire 36 d'un transformateur 35, dont le primaire est connecté au secteur. Eventuellement, si la section S comporte un manchon de jonction 37, un câble de jonction 41 peut former un pont électrique entre chacun des côtés de la jonction. Par ailleurs, le système de maintien en température est régulé par un système comportant un capteur de température 42 relevant la température de l'eau présente dans la canalisation 32. La mise en œuvre de l'enseignement de ce document permet d'éliminer à la fois la canalisation de retour 4 et la pompe 5 assurant la circulation de l'eau chaude dans le réseau de distribution. La présente invention a pour but de proposer une autre solution pour résoudre les inconvénients mentionnés ci-dessus.
A cet effet l'invention a pour objet un réseau de distribution de liquide comportant un générateur, relié à au moins une canalisation collectrice sur laquelle sont montées en parallèle plusieurs canalisations de distribution, le réseau ne comportant pas de canalisation de retour entre les canalisations de distribution et le générateur, chacune des canalisations de distribution étant fermée à son extrémité aval par rapport au générateur, le réseau de distribution ne comportant pas de moyen pour faire circuler le liquide en permanence dans le réseau, et au moins une canalisation du réseau comportant sur toute sa longueur au moins une couche continue conductrice en matériau conducteur ohmique du courant électrique, et étant munie d'au moins un moyen de maintien en température par induction comportant d'une part un élément de liaison en matériau conducteur du courant électrique reliant deux portions de la couche conductrice afin de former une boucle fermée de conducteur, et d'autre part un dispositif pour engendrer un flux magnétique variable à travers la boucle fermée, caractérisé en ce que chacune des canalisations à maintenir en température par induction comporte au moins un tuyau à âme métallique formant la couche continue conductrice qui est intercalée entre une couche intérieure et une couche extérieure d'un isolant électrique, les deux portions reliées par l'élément de liaison correspondant à des portions du tuyau qui ont été dénudées de la couche externe d'isolant pour faire apparaître l'âme métallique et permettre un contact électrique entre l'âme métallique et l'élément de liaison.
Avantageusement ce réseau de distribution ne comporte pas de moyen d'équilibrage de la pression dans lesdites canalisations de distribution. Chacune desdites canalisations comporte, de préférence, plusieurs tuyaux à âme métallique reliés par des raccords, la continuité électrique de l'ensemble de la canalisation au niveau desdits raccords étant assurée par des éléments de liaison électrique intermédiaires en matériau conducteur du courant électrique reliant chacune des extrémités dénudées, adjacentes audit raccord, des tuyaux situés de part et d'autre dudit raccord. Avantageusement chacune desdites canalisations de distribution comporte plusieurs tuyaux à âme métallique reliés par des raccords conducteurs comportant une couche en un matériau conducteur du courant électrique en liaison électrique avec chacune des âmes métalliques des tuyaux situés de part et d'autre dudit raccord.
Dans un second mode de réalisation préféré de l'invention, chacune desdites canalisations comporte plusieurs tuyaux ayant une seconde âme métallique formant ledit élément de liaison placée entre ladite couche externe d'isolant et la première âme métallique, et séparée de celle-ci par une couche supplémentaire intermédiaire d'isolant électrique.
Dans une forme de réalisation particulière, le dispositif pour engendrer un flux magnétique variable à travers une desdites boucles fermées de conducteur est un transformateur de courant à cœur magnétique dont le bobinage primaire est alimenté par un courant variable et dont le bobinage secondaire est constitué par ladite boucle fermée de conducteur.
Avantageusement au moins des raccords conducteurs, dit raccord transformateur, comporte une paroi interne où se situe ladite couche conductrice du courant électrique, et une paroi externe définissant avec la paroi interne un espace annulaire entre les deux parois, dans laquelle est logé le cœur magnétique ainsi que le bobinage primaire dudit transformateur.
De préférence, ledit raccord transformateur comporte dans sa paroi externe une seconde couche conductrice du courant électrique en liaison électrique avec chacune desdites secondes âmes métalliques des tuyaux situés de part et d'autre dudit raccord, et de telle manière que les deux couches conductrices dudit raccord transformateur soient isolées électriquement l'une de l'autre. L'invention a également pour objet un procédé de maintien de la température dans un réseau de distribution de liquide, le réseau comportant un générateur, relié à une canalisation principale collectrice sur laquelle sont montées en parallèle plusieurs canalisations de distribution, chacune des canalisations comportant sur toute sa longueur au moins une couche continue conductrice en matériau conducteur ohmique du courant électrique, caractérisé en ce que chacune des canalisations à maintenir en température par induction comporte au moins un tuyau à âme métallique formant la couche continue conductrice qui est intercalée entre une couche intérieure et une couche extérieure d'un isolant électrique, et en ce que le procédé consiste à : - relier deux portions de la couche continue conductrice de la canalisation par un élément de liaison en matériau conducteur du courant électrique afin de former une boucle fermée de conducteur, portions entre lesquelles l'utilisateur souhaite maintenir la température du liquide à une température dite de consigne, les deux portions reliées par l'élément de liaison correspondant à des portions du tuyau qui ont été dénudées de la couche externe d'isolant pour faire apparaître l'âme métallique et permettre un contact électrique entre l'âme métallique et l'élément de liaison ;
- engendrer un flux magnétique variable à travers la boucle fermée, pour induire une énergie électrique dans la boucle fermée et que tout ou partie de l'énergie électrique se dissipe par effet Joule dans la couche conductrice de la canalisation entre les deux portions et que tout ou partie de la chaleur ainsi créée se transmette au liquide contenu dans la canalisation ; et, - adapter l'amplitude des variations du flux magnétique pour que la chaleur apportée par la canalisation au liquide compense approximativement les pertes de chaleur du liquide le long du réseau de distribution, et maintienne la température du liquide sensiblement à la température de consigne. Et de préférence, le procédé consiste à :
- admettre dans le générateur un volume de liquide équivalent à un volume de liquide extrait du réseau
- régler le générateur pour qu'il chauffe le volume de liquide admis, le portant d'une température initiale à la température de consigne
- alimenter les canalisations d'un volume de liquide à la température de consigne, équivalent audit volume extrait, ledit générateur ne servant qu'à compenser les pertes de chaleur dues à l'extraction d'eau du réseau. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicite suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, tous ayant pour cadre le cas particulier de l'eau chaude sanitaire et donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins :
- la figure 1 est un schéma de principe d'un réseau de distribution d'eau chaude sanitaire selon l'art antérieur.
- la figure 2 est un schéma de principe d'un réseau de distribution d'eau chaude sanitaire selon l'invention. - la figure 3 est un schéma d'une canalisation d'un réseau de distribution d'eau chaude sanitaire munie d'un dispositif de maintien en température par induction selon l'invention.
- la figure 4 est une coupe axiale partielle de deux tuyaux à âme métallique, d'un raccord intermédiaire conducteur, et d'un raccord d'extrémité conducteur, faisant partie du réseau selon une première variante de l'invention.
- la figure 4A est une vue agrandie d'un détail de la figure 4, comme indiqué par le cercle IVA, représentant la liaison réalisée au moyen d'une bague à picots entre le tuyau à âme métallique et le raccord intermédiaire conducteur.
- la figure 5 est une coupe axiale partielle de deux tuyaux à double âme métallique, de deux raccords d'extrémité conducteurs, et d'un raccord transformateur, faisant partie du réseau selon une seconde variante de l'invention.
Le schéma de la figure 2 représente un réseau de distribution 101 d'eau chaude sanitaire selon l'invention. Ce réseau de distribution 101 est alimenté en eau potable par une canalisation d'entrée
2. Cette eau, se trouvant à une température initiale basse, est admise dans le réservoir d'une chaudière 3 constituant le générateur du réseau de distribution 101. Un brûleur chauffe l'eau sanitaire pour la porter jusqu'à une température définie, dite de sortie de générateur, typiquement de 60°C environ. Au cours de cette opération, la chaudière 3 fournit une certaine quantité de chaleur afin d'élever la température de l'eau chaude. En fonction de la demande, c'est à dire de l'ouverture par un utilisateur d'une vanne de soutirage 10 d'eau chaude en un point quelconque du réseau de distribution 101, de l'eau à la température de sortie de générateur est injectée du réservoir de la chaudière 3 dans les canalisations du réseau 101. Le réseau 101 selon la présente invention comporte une canalisation collectrice 5, plusieurs canalisations de distribution 6 montées en parallèle sur la canalisation collectrice 5, et plusieurs canalisations terminales 9, montées en parallèle sur chacune des canalisations de distribution 6.
Ces canalisations terminales 9 sont équipées de différentes vannes de soutirage 10 d'eau chaude sanitaire qui peuvent être des robinets R, des poires P de douche, etc. Chacune de ces canalisations terminales 9 est également équipé d'une vanne d'isolement 11 placée à l'extrémité du canalisations terminales 9 adjacente à la canalisation de distribution 6 à laquelle elle est connectée.
Entre l'instant où l'eau chaude sanitaire est introduite dans le réseau de distribution 101 à partir de la chaudière 3 avec une température égale à la température de sortie de générateur, et l'instant où l'eau chaude sanitaire est extraite du réseau de distribution 101 en un point de soutirage qui peut être une vanne de soutirage 10, la température de l'eau chaude sanitaire est maintenue en température par des dispositifs, dit moyen de maintien en température par induction 20, dont le mode de fonctionnement sera décrit plus bas. La canalisation collectrice 5 et les canalisations de distribution 6 sont munies d'au moins un tel moyen de maintien en température par induction 20. En conséquence, la température de l'eau chaude sanitaire est contrôlée et maintenue le long des canalisations 5 et 6 du réseau de distribution 101, à une valeur proche de la température de consigne qui vaut environ 50°C.
La température de l'eau chaude sanitaire est maintenue même si l'eau stagne en un endroit d'une des canalisations du réseau et y séjourne un certain temps avant d'être distribuée à l'utilisateur. En effet, la température de l'eau étant globalement constante le long des canalisations 5 et 6, le fait que l'eau soit statique ou en mouvement ne change pas la quantité de chaleur qu'une canalisation doit apporter à l'eau qu'elle contient pour la maintenir à la température de consigne.
Le réseau selon l'invention permet d'assurer le rôle d'une installation de distribution d'eau chaude sanitaire, à savoir de distribuer de l'eau à la température de consigne tout en simplifiant l'architecture d'un tel réseau en comparaison de l'art antérieur.
En effet, puisqu'il n'est plus nécessaire d'organiser un retour de l'eau chaude sanitaire vers le générateur pour qu'elle y soit réchauffée, le réseau selon l'invention ne comporte pas de canalisation de retour vers le générateur, de moyens pour faire circuler l'eau (une pompe par exemple). De plus le réseau selon l'invention peut ne plus comporter les moyens d'équilibrage de pression dont étaient équipés les réseaux antérieurs. Finalement, le générateur a uniquement pour fonction de chauffer l'eau potable introduite dans le réseau à partir de la canalisation d'entrée 2 pour la porter à la température de consigne. Le générateur équipant les réseaux selon l'invention ne comporte plus la fonctionnalité de maintien en température de l'eau du circuit.
Comme la température de l'eau chaude sanitaire est globalement maintenue constante le long des canalisations du réseau de distribution, la température de sortie de générateur peut être, dans le cadre de cette invention, égale à la température de consigne. Ainsi le point de fonctionnement du générateur de l'installation selon l'invention peut être fixé plus bas que ce qu'il était dans les installations selon l'art antérieur, économisant ainsi de l'énergie. Toutes ces simplifications de l'architecture permettent de réduire le coût de mise en œuvre, de fonctionnement et de maintenance du réseau de distribution 101 d'eau chaude sanitaire.
La figure 3 est une représentation particulière d'une canalisation de distribution 6 munie d'un moyen de maintien en température par induction 20 selon l'invention.
Dans cet exemple, la canalisation de distribution 6 est constituée de plusieurs tuyaux 26 comportant une couche continue conductrice en matériau conducteur du courant électrique, comme du métal. Ces tuyaux sont raccordés entre eux par des raccords intermédiaires 27 assurant la continuité hydraulique de la canalisation de distribution 6. Lorsque ces raccords intermédiaires 27 comportent une couche continue conductrice, ce qui est le cas sur la figure 3, un fil électrique 29, jouant le rôle d'un élément de liaison conducteur permet de mettre en contact électrique la couche continue conductrice du tuyau 26 avec la couche continue conductrice du raccord intermédiaire 27 avec lequel ce tuyau se raccorde.
Lorsque ces raccords intermédiaires 27 ne comportent pas de couche continue de conducteur, un fil électrique jouant le rôle d'un élément de liaison conducteur intermédiaire 25 permet de mettre en contact électrique les deux couches continue conductrice de chacun des tuyaux 26 situés de part et d'autre du raccord intermédiaire, comme indiqué schématiquement à la figure 2.
Le contact électrique entre le fil électrique 29 et la couche continue conductrice du tuyau 26 peut être réalisé en dénudant localement l'extrémité du tuyau 26 de la couche éventuelle d'isolant pour faire apparaître la couche continue conductrice du tuyau 26.
Ainsi entre des points A et B, situés aux deux extrémités de la canalisation de distribution 6, une couche continue conductrice est réalisée. Les points A et B sont par ailleurs mis au même potentiel au moyen d'un fil électrique 28 servant d'élément de liaison principal. En A ou en B, la connexion entre le fil électrique 28 et la couche conductrice de la canalisation de distribution 6 est réalisée, lorsque cela est nécessaire, en dénudant localement la canalisation de distribution 6, d'une couche d'isolant par exemple, afin de faire apparaître la couche conductrice. Les points A et B sont ainsi mis au même potentiel électrique. De A à B le long de la couche conductrice de la canalisation de distribution 6 et de B à A le long du fil électrique 28, une boucle fermée de conducteur, notée ABA, a ainsi été formée. Sur la figure 3, un cœur magnétique 32, de section rectangulaire creuse entoure le fil électrique 28 en un point quelconque. La couche continue conductrice de la canalisation de distribution 6 passe à l'extérieur du cœur magnétique 32. De manière équivalente, le cœur magnétique 32 pourrait être situé en n'importe quel autre point de la boucle fermée de conducteur ABA, à condition qu'une de ses branches soit située à l'extérieur de la boucle fermée ABA et qu'une autre de ses branches soit située à l'intérieur de la boucle fermée ABA. Un bobinage primaire 31, faisant plusieurs spires, par exemple 2 spires, est enroulé autour du cœur magnétique 32. Ce bobinage primaire 31 est alimenté par un générateur de courant (non représenté sur la figure 1) qui délivre un courant variable, par exemple un courant sinusoïdal de f équence 50 Hz et d'amplitude 1 800 A.
Finalement, le bobinage primaire 31, le cœur magnétique 32 et la boucle fermée de conducteur ABA forment un transformateur de courant 30. Le bobinage secondaire du transformateur 30 n'est autre que la boucle fermée de conducteur ABA, faisant une seule spire autour du cœur magnétique 32. Dans un autre mode de réalisation, la boucle fermée de conducteur ABA pourrait faire plusieurs spires autour du cœur magnétique 32.
Lorsque le bobinage primaire 31 est parcouru par un courant variable, un champ magnétique variable est produit le long de l'axe des spires. Ce champ magnétique variable est concentré et guidé à l'intérieur du cœur magnétique 32.
Or, selon les lois de l'induction, lorsqu'un champ magnétique variable passe à travers une surface s 'appuyant sur une boucle de conducteur, un courant est induit dans cette boucle. C'est ce principe qui est mis en jeu lorsque le champ magnétique variable est guidé de manière à traverser la boucle fermée de conducteur ABA formant une spire autour du cœur magnétique 32. Le flux du champ magnétique variable à travers une surface s 'appuyant sur la boucle fermée de conducteur ABA induit un courant électrique dans la boucle fermée de conducteur ABA.
Une partie de l'énergie électrique induite, transportée par le courant induit, se dissipe par effet Joule dans la couche de conducteur ohmique de la canalisation 6 entre les points A et B. Une partie de la chaleur ainsi produite chauffe la couche continue conductrice, se transmet à toute la paroi de la canalisation de distribution 6. Cette dernière apporte de la chaleur à l'eau sanitaire contenue dans la canalisation de distribution 6 entre les points A et B.
Pour maintenir à la température de consigne l'eau chaude sanitaire contenue dans la canalisation de distribution 6, il suffit de régler les variations du courant électrique alimentant le bobinage primaire 31, 2004/003438
13
afin que la quantité de chaleur apportée par la canalisation à l'eau chaude contenue compense approximativement les pertes de chaleur de l'eau contenue le long de la canalisation de distribution 6.
A titre d'exemple, des tests ont montré qu'un courant de 10 A alimentant le bobinage primaire du transformateur permettait à un tuyau en polyéthylène trois couches, d'épaisseur 6 mm et de diamètre 65 mm de maintenir de l'eau chaude à 50°C. Une puissance de 180 W est consommée qui doit être comparée à la puissance de 230 W consommée dans les réseaux de distribution d'eau chaude sanitaire selon l'art antérieur.
En se rapportant de nouveau à la figure 2, si le réseau de distribution en eau chaud sanitaire doit être maintenu en température, il est préférable que toutes les canalisations du réseau soient intégrées dans un réseau de boucles continues de conducteur, disjointes les unes des autres. Par exemple, la canalisation collectrice 5 pour être maintenue en température par induction est divisée en trois parties GH, IJ et KL. Chacune de ces parties appartient à une boucle fermée de conducteur munie d'un transformateur de courant 30. La séparation électrique entre les différentes boucles de conducteur le long de la canalisation peut être réalisée au moyen de raccords isolants 19.
La boucle ABA de la canalisation de distribution 6 située la plus à droite sur la figure 3 présente une légère différence dans sa géométrie. A partir du point A, située à l'extrémité supérieure de la canalisation de distribution 6, et jusqu'au point M située à l'extrémité inférieure de la canalisation de distribution 6, une couche continue conductrice est réalisée en reliant successivement les tuyaux 26 qui composent cette canalisation. Les tuyaux sont reliés électriquement par des éléments de liaison conducteur intermédiaire 25, des fils électrique par exemple. Dans ce mode de réalisation particulier, les tuyaux sont reliés hydrauliquement par des raccords intermédiaires qui ne sont pas conducteur. Un élément de liaison conducteur intermédiaire 25 permet de relier électriquement le point M de la canalisation de distribution 6 et le point N de la canalisation de retour collectrice 7, en évitant le raccord isolant 19 en forme de T. De cette manière une portion NB de l'extrémité de la canalisation de retour collectrice 7 peut être intégrée à la couche continue conductrice et être intégrée à la boucle considérée. 2004/003438
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Enfin la boucle est fermée en reliant les points B et A par un fil électrique 28.
La figure 4 représente une coupe axiale partielle d'un mode de réalisation particulier d'une canalisation du réseau de distribution d'eau chaude sanitaire selon une première variante de l'invention.
La canalisation 9 peut comporter plusieurs tuyaux 40 reliés entre eux par des raccords intermédiaires conducteurs 41 et reliés à des vannes par exemple aux extrémités de la canalisation 9 par des raccords conducteurs d'extrémité 42. Chaque tuyau 40 est constitué d'une âme métallique 43 centrale, en aluminium par exemple et plus généralement en un matériau conducteur ohmique du courant électrique, située entre une couche intérieure isolante 45 et une couche extérieure isolante 44 en un matériau isolant du courant électrique, en Polyéthylène par exemple. L'âme métallique 43 centrale constitue une partie de la couche continue conductrice de la canalisation 9 et permet de dissiper par effet Joule le courant électrique induit. La chaleur produite dans l'âme métallique 43 se transmet au travers de la couche intérieure isolante 45 à l'eau contenue dans la canalisation 9. Le raccord intermédiaire conducteur 41, en métal par exemple, comporte un axe principal de symétrie de révolution. Il présente un trou central 46 de même axe, dont le diamètre peut varier le long de cet axe principal, pour la communication de l'eau entre les deux tuyaux 40 situés de part et d'autre du raccord intermédiaire conducteur 41. Le raccord intermédiaire conducteur 41 comporte deux portions 47 et 48 identiques, symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe principal. Chacune des portions 47 et 48 comporte une jupe 50 globalement cylindrique dont le diamètre externe est légèrement supérieur au diamètre interne du tuyau 40, et munie sur sa surface externe de crans en V, afin de réaliser un engagement hermétique par accrochage des crans avec la couche intérieure d'isolant 45 du tuyau 40, lorsque la jupe 50 du raccord intermédiaire conducteur 41 est emmanchée à l'intérieur de l'extrémité du tuyau 40 à raccorder. En position raccordée, la portion d'extrémité du tuyau 40 vient en butée sur le fond 51 d'une gorge annulaire 52 ménagée en vis à vis sur une face radiale 53 de la portion 47 du raccord intermédiaire conducteur 41. La , „„ ,„„ 2004/003438
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section de cette gorge annulaire 52 est globalement rectangulaire et sa largeur est identique ou légèrement inférieure à l'épaisseur du tuyau 40.
En se référant maintenant à la figure 4A, est représentée plus en détail la jonction entre le tuyau 40 à âme métallique 43 et la partie 47 du raccord intermédiaire conducteur 41. La continuité électrique, le long de la canalisation 9, entre l'âme métallique 43 et le raccord intermédiaire conducteur 41 est assurée au moyen d'une bague de sertissage 55. Celle-ci, réalisée en matériau conducteur, est, à une extrémité, emmanchée en contact électrique avec le raccord intermédiaire conducteur 41 par contact avec le bord extérieur 56 de la gorge annulaire 52. La bague de sertissage 55 comporte, à l'autre extrémité, des parties saillantes radialement vers l'intérieur qui, dans ce mode de réalisation particulier, prennent la forme de picots 57. Au moment du sertissage de la bague de sertissage 55, les picots 57 percent la couche extérieure isolante 44 du tuyau 40, et viennent en contact électrique avec l'âme métallique 43 du tuyau 40.
De la même manière, sur la figure 4, le raccord d'extrémité conducteur 42, en métal par exemple, comporte un axe principal de symétrie de révolution. Il présente un trou central 60 de même axe, dont le diamètre peut varier le long de cet axe principal, pour la communication de l'eau entre le tuyau 40 et un élément de l'installation de distribution d'eau sanitaire, une vanne par exemple. Le raccord d'extrémité conducteur 42 comporte deux portions 61 et 62. La portion 61 et la portion 47 du raccord intermédiaire conducteur 41 sont identiques à la fois dans leur structure, dans leur mode de raccordement au tuyau 40 pour assurer la continuité hydraulique et la continuité électrique. La partie 62 peut comporter une surface extérieure filetée 63 pour son raccordement à une vanne par exemple.
Aux extrémités A ou B de la canalisation 9, lorsque le raccord d'extrémité est métallique, ce dernier peut être directement relié au fil électrique 28, ce qui permet d'éviter de dénuder localement, de la couche extérieure d'isolant 44, l'extrémité du tuyau 40 proche de l'extrémité A ou B de la canalisation 9.
Lorsque les raccords intermédiaires sont en matériau conducteur ohmique du courant électrique, il est également possible de maintenir en température l'eau chaude sanitaire contenue dans le volume interne du raccord. Les propriétés physiques du raccord doivent être étudiées et adaptées pour maintenir autour de la température de consigne l'eau chaude contenue, sachant que ce raccord est utilisé en combinaison avec des tuyaux et d'autres raccords au sein d'une canalisation parcourue par un courant induit commun.
Si ces raccords intermédiaires ne sont pas métalliques, il est alors nécessaire de relier les tuyaux 40 adjacents de part et d'autre du raccord intermédiaire, par une liaison intermédiaire du type de l'élément de liaison conducteur intermédiaire 25, pour assurer la continuité électrique le long de la canalisation 9. Mais dans ce cas le raccord ne permet pas de maintenir directement en température l'eau contenue. Le volume d'eau que ce raccord contient peut être maintenu en température indirectement par diffusion de la chaleur des volumes d'eau, contenus dans les tuyaux 40 adjacents au raccord intermédiaire, portés à la température de consigne. Ces raccords intermédiaires qui ne sont pas métalliques constituent des points de pertes thermiques le long du réseau, en communiquant la chaleur de l'eau chaude sanitaire au milieu extérieur.
La figure 5 est une coupe axiale partielle d'une canalisation 9 comportant deux tuyaux 65 à double âme métallique, de deux raccords d'extrémité conducteurs 142, et d'un raccord transformateur 66 central, selon une seconde variante de l'invention.
Le tuyau 65 comporte, en se déplaçant radialement de l'axe principal vers l'extérieur, une couche intérieure d'isolant 71, une première âme métallique 67, une couche intermédiaire d'isolant 68, une seconde âme métallique 69 et une couche extérieure d'isolant 70.
La première âme métallique 67, en aluminium par exemple, joue le rôle de la couche continue conductrice de la canalisation 9 qui, par effet Joule, va dissiper le courant induit en une chaleur transmise à travers la couche intérieure d'isolant 71 à l'eau chaude sanitaire contenue dans le tuyau 65 assurant le maintien en température.
La seconde âme métallique 69, en aluminium par exemple, joue le rôle de l'élément de liaison entre les extrémités A et B de la canalisation 9 entre lesquelles l'eau contenue doit être maintenue en température. Les différentes couches isolantes 71, 68 et 70, en polyéthylène par exemple, isolent électriquement les âmes métalliques les unes des autres et du milieu extérieur et intérieur.
Le raccord d'extrémité conducteur 142, en métal par exemple, de la figure 5, est similaires aux raccords d'extrémité conducteur décrits précédemment sur la figure 4. Il comporte un axe principal de symétrie de révolution. Il présente un trou central 160 de même axe, dont le diamètre peut varier le long de cet axe principal, pour la communication de l'eau entre le tuyau 65 et un élément de l'installation de distribution d'eau sanitaire, une vanne par exemple. Le raccord d'extrémité conducteur 142 comporte deux portions 72 et 162. La portion 162 peut comporter une surface extérieure filetée 163 pour son raccordement à une vanne par exemple. La portion 72 comporte une jupe 150 globalement cylindrique dont le diamètre externe est légèrement supérieur au diamètre interne du tuyau 65, et munie sur sa surface externe de crans en V, afin de réaliser un engagement hermétique par accrochage des crans avec la couche intérieure d'isolant 71 du tuyau 65, lorsque la jupe 150 de la portion 72 du raccord d'extrémité conducteur 142 est emmanchée à l'intérieur de l'extrémité du tuyau 65 à raccorder.
A la base de la jupe 150, la portion 72 comporte un premier épaulement 73, dont l'épaisseur est légèrement supérieure à l'épaisseur de la couche intérieure d'isolant 71. Une portion annulaire située à l'extrémité de la surface intérieure 74 du tuyau 65 est dénudée de la couche intérieure d'isolant 71. Ainsi, en position raccordée, la première âme métallique 67, sur une portion égale à la portion annulaire dénudée, vient en contact électrique avec le raccord d'extrémité conducteur 142 en s 'appuyant sur la surface cylindrique externe 75 du premier épaulement 73. En position raccordée, une portion d'extrémité du tuyau 65 vient en butée sur le fond 151 d'une gorge annulaire 152 ménagée en vis à vis sur une face radiale 153 de la portion 72 du raccord d'extrémité conducteur 142. La section de cette gorge annulaire 152 est globalement rectangulaire et sa largeur est identique à l'épaisseur cumulée des quatre couches externes 67, 68, 69, et 70 du tuyau 65. La continuité électrique, entre la seconde âme métallique 69 et le raccord d'extrémité conducteur 142 est assurée au moyen d'une bague de sertissage 155. Celle-ci, réalisée en matériau conducteur, est à une extrémité emmanchée en contact électrique avec le raccord d'extrémité conducteur 142 par contact avec le bord extérieur 156 de la gorge annulaire 152. La bague de sertissage 155 comporte, à l'autre extrémité, des parties saillantes radialement vers l'intérieur qui, dans ce mode de réalisation particulier, prennent la forme de picots 157. Au moment du sertissage de la bague de sertissage 155, les picots 157 percent la couche extérieure isolante 70 du tuyau 65, et viennent en contact électrique avec la seconde âme métallique 69 du tuyau 65, sans toucher la première âme métallique 67.
Au travers de la portion 72 du raccord d'extrémité conducteur 142, les deux âmes métalliques 67 et 69 du tuyau 65 sont placées en continuité électrique. Aux extrémités A et B de la canalisation 9, les points de contact électrique, entre la couche continue conductrice de la canalisation 9 qui dans cette variante de l'invention est constituée par la première âme métallique 67 et l'élément de liaison qui dans cette variante de l'invention est constitué par la seconde âme métallique 69, ont été ainsi crées.
Le raccord transformateur 66 comporte deux pièces 80 et 81, à symétrie de révolution selon le même axe, en matériau conducteur. La pièce 81 entoure la pièce 80 et est séparée de celle-ci par une garniture d'isolant électrique 83. La pièce 81 est annulaire et présente une section en C ouverte vers son axe, avec une paroi axialement extérieure 85. Les parois latérales 86 de la pièce 81 comporte des portions saillantes 87 axialement vers l'extérieur situées à une certaine distance du bord intérieur de la paroi latérale 86. A titre d'exemple, la pièce 81 est constituée de deux demi-coquilles pour pouvoir être montée sur la pièce 80.
La pièce 80, symétrique par rapport à un plan médian orthogonal à l'axe principal, présente d'un trou central 82 de même axe que la pièce 80, dont le diamètre peut varier le long de cet axe principal, pour la communication de l'eau entre les tuyaux 65 placés de part et d'autre du raccord transformateur 66. La pièce 80 comporte une jupe 150 et un premier épaulement 73 largement décrits plus haut dans le cas particulier du raccord d'extrémité conducteur 142.
A la base de ce premier épaulement 73, la pièce 80 comporte un second épaulement 88 dont l'épaisseur est inférieure à l'épaisseur cumulée de la couche intermédiaire d'isolant 68 et de la première âme métallique 67. La surface interne du bord intérieur de la paroi latérale 86 de la pièce 81 vient appuyer la garniture d'isolant électrique 83 contre la surface cylindrique externe 89 de ce second épaulement 88.
A la base de ce second épaulement 88, la pièce 80 comporte un troisième épaulement 90 formant corps central de la pièce 80. L'épaisseur de ce troisième épaulement 90 est inférieure à la profondeur de l'évidement intérieur de la pièce 81, de telle sorte que, lorsque les pièces 80 et 81 sont positionnées l'une avec l'autre, la surface axialement externe 91 de ce troisième épaulement 90 et la surface interne 92 de la pièce 81 forment un espace annulaire 93.
La surface axiale externe 94 du premier épaulement 73 de la pièce 80, la surface radiale externe 95 du second épaulement 88 de la pièce 80, la surface radiale externe 96 du bord intérieur de la paroi latérale 86 de la pièce 81 ainsi que la surface axiale interne 97 de la partie saillante 87 de la paroi latérale 86 de la pièce 81 , forment, lorsque les pièces 80 et 81 sont positionnées l'une avec l'autre, les parois d'une gorge annulaire 252. En position raccordée, la portion d'extrémité du tuyau 65 vient en butée sur le fond de la gorge annulaire 252. La distance entre les parois axiales de cette gorge annulaire 252 est identique ou inférieure à l'épaisseur cumulée des quatre couches externes 67, 68, 69, et 70 du tuyau 65. La continuité électrique, entre la seconde âme métallique 69 et la pièce 81 du raccord transformateur 66 est assurée au moyen d'une bague de sertissage 255. Celle-ci, réalisée en matériau conducteur, est à une extrémité emmanchée en contact électrique avec la pièce 81 par contact avec le bord extérieur de la gorge annulaire 252 qui est en fait la surface axiale interne 97 de la partie saillante 87. A l'autre extrémité, la bague de sertissage 255 comporte des picots qui assurent le contact avec la seconde âme métallique 69 du tuyau 65 comme cela a déjà été mentionné.
Ainsi la continuité de la couche continue conductrice interne de la canalisation 9 est réalisée en reliant les premières âmes métalliques 69 des tuyaux 65 situés de part et d'autre du raccord transformateur 66 au moyen de la pièce 80 intérieure conductrice du raccord transformateur 66. La continuité de l'élément de liaison est réalisée en reliant les secondes âmes métalliques 69 des tuyaux 65 situés de part et d'autre du raccord transformateur 66 au moyen de la pièce 81 extérieure conductrice du raccord transformateur 66.
Dans l'espace annulaire 93, est logé le cœur magnétique 132 torique d'un transformateur. Le cœur magnétique 132 est entouré sur tout son périmètre du bobinage primaire 131 du transformateur. Le bobinage primaire 131, isolé des pièces 80 et 81 conductrices, est alimenté par un courant variable à partir d'un générateur (non représenté).
Le courant variable induit un champ magnétique qui est dirigé selon une direction perpendiculaire à l'axe C des tuyaux. Ce champ magnétique, guidé par le cœur magnétique 132 torique engendre un courant induit dans la pièce 80 conductrice intérieure du raccord transformateur 66, les premières âmes métalliques 67 des tuyaux 65 et les raccords d'extrémité conducteur 142. Ces éléments constitutifs de la couche continue conductrice de la canalisation 9 étant mis au même potentiel aux points A et B par les secondes âmes métalliques 69 des tuyaux 65 et la pièce 81 extérieure conductrice du raccord transfoπnateur 66, le courant induit se dissipe par effet Joule. Une partie de la chaleur produite permet de compenser les pertes de chaleur de l'eau sanitaire contenue dans les tuyaux 65 et le raccord transformateur 66 et de maintenir cette eau à la température de consigne. Dans les modes de réalisation de l'invention présentés en détail ci-dessus, il n'a été fait mention que de canalisation rectiligne. Cet aspect de l'invention mérite d'être précisé.
Le principe de l'induction sur lequel se fonde la présente invention nécessite seulement la présence d'un circuit conducteur dont les deux extrémités sont au même potentiel, pour qu'un courant électrique soit induit dans ce circuit. Par la suite, les lois générales de l'électricité sont appliquées au courant induit dans ce circuit ; s'il y a un élément conducteur ohmique, la loi de Joule est appliquée ; si le circuit se divise en deux branches parallèles, le courant circulant dans chaque branche peut être connu en fonction des paramètres de chacune des branches, la loi de division des courants étant appliquée ; etc.
Le circuit fermé le plus simple est bien évidemment la boucle fermée de conducteur mentionnée plus haut. Mais, l'invention s'applique par exemple à une canalisation possédant un premier tuyau à âme métallique raccordé à deux autres tuyaux au moyen d'un raccord intermédiaire conducteur en forme de T, à condition que les extrémités des trois tuyaux soient connectées par un élément de liaison les plaçant au même potentiel. Alors, à condition que les caractéristiques physiques des différents tuyaux soient étudiées les unes par rapport aux autres, la température de l'eau chaude sanitaire contenue dans cette canalisation en forme de T peut être maintenue à la température de consigne.
Un avantage de la présente invention est que le procédé de maintien en température du réseau de distribution d'eau chaude sanitaire repose sur l'alimentation par un courant variable du primaire du transformateur de courant 30 par exemple. Cette opération peut être contrôlée à distance par des moyens équivalents à ceux utilisés en informatique industrielle : capteur de différentes variables physiques (intensité du courant induit dans une boucle, température etc.) en différents points du réseau, acquisition de données par des moyens informatiques, programme de suivi, d'enregistrement, de gestion et de sécurité, rétroaction pour imposer un point de fonctionnement, etc.
Enfin, la présente invention propose un dispositif servant à maintenir le réseau en température qui apporte à l'eau du circuit une chaleur suffisante pour compenser les pertes. Si le dispositif est correctement calibré, il peut également permettre d'apporter une quantité de chaleur supérieure aux pertes et par conséquent faire que la température de l'eau chaude sanitaire contenue dans la canalisation augmente. Sur ce principe, le dispositif qui équipe le réseau selon la présente invention a également l'avantage de permettre un traitement thermique des canalisations du réseau. Des études scientifiques ayant pour sujet le maintien thermique par induction selon l'invention ont été menées. Il a été mis en évidence que le maintien thermique par induction ne détériore pas la structure du tuyau. Par exemple, pour un tuyau en cuivre, aucun ion métallique n'a été détecté dans l'eau chaude sanitaire délivrée par le réseau équipé du dispositif selon l'invention. En conséquence, la composition de l'eau distribuée n'est pas modifiée par le maintien thermique par induction.
Dans le cas particulier et exigent d'un réseau de distribution d'eau chaude sanitaire d'un hôpital, et pour satisfaire les différentes normes en vigueur, les valeurs numériques suivantes sont recommandées par la demanderesse. L'énergie électrique utilisée au primaire est avantageusement celle du secteur avec une f équence de 50 ou de 60 Hz et une tension de 220V. L'intensité dans le circuit secondaire constituée par la boucle continue de conducteur est de 3000 A, mais sous une tension très faible variant entre 1 et 10 V. Cette faible différence de potentiel assure la parfaite sécurité des utilisateurs.
De plus, pour limiter les émissions de rayonnements électromagnétiques par chacune des boucles de conducteur formées le long du réseau, dans le but par exemple de se conformer aux normes NF EN 60601-1-1 et 1-1-2 relatives aux appareils médicaux et Cl 8-600 relative aux champs électromagnétiques basses fréquences, des inducteurs spéciaux ayant un rendement élevé de l'ordre de 98% sont de préférence utilisés. De plus, les éléments électriques de liaison nécessaires à la formation de chacune des boucles continues de conducteur doivent suivre au plus prêt le chemin défini par la canalisation devant être maintenue en température. A ce titre, les tuyaux comportant une double âme métallique sont particulièrement bien adaptés.
La demanderesse a réalisé des simulations de l'installation d'un dispositif de maintien thermique par induction sur l'ensemble d'un réseau de distribution d'eau chaude sanitaire, soit pour le cas d'un réseau préexistant, soit pour le cas d'un réseau équipé dès sa conception. Ces simulations tendent à montrer que la consommation énergétique d'un réseau équipé du dispositif de maintien en température selon l'invention est inférieure à la moitié de la consommation énergétique d'un réseau classique. Et ceci sans tenir compte du gaspillage d'eau qui a lieu dans les installations classiques lorsque l'utilisateur ouvre le robinet d'arrivée d'eau chaude et fait couler l'eau jusqu'à obtenir effectivement de l'eau chaude, et sans tenir compte des coûts de maintenance des installations classiques. Ces simulations conduisent à penser que les coûts d'installation du dispositif selon l'invention sont amortis sur les premières années d'exploitation du réseau.
Le maintien thermique par induction d'un réseau de distribution d'eau chaude sanitaire peut être entièrement contrôlé et automatisé. Ainsi le point de fonctionnement du dispositif de maintien en température pourra être sélectionné en fonction de paramètres extérieurs, comme la température ambiante. Le dispositif de maintien en température permet alors de maintenir le réseau hors gel au cas où la température extérieure est négative. L'archivage dans le temps des différentes données permet une traçabilité du maintien thermique en température par induction, ce qui en fait un outil en adéquation avec les normes récentes en vigueur dans les bâtiments sensibles.
Par ailleurs, la demanderesse a mis au point un algorithme pour planifier et optimiser l'implantation d'un dispositif de maintien en température sur un réseau de canalisations.
Ces études ont permis de mieux comprendre le mécanisme physique mis en jeu. Il s'avère que, sous l'effet du courant induit, l'élévation de la température de la surface de la canalisation est accompagnée d'une dilatation de la surface et d'effets magnétiques secondaires dépendants de la fréquence du courant. Incidemment, ces effets physiques permettent de décrocher le tartre et le biofilm dans lequel se protège les bactéries. L'adjonction dans le circuit électrique d'un onduleur apte à faire varier la fréquence du courant induit permet d'utiliser un dispositif de maintien en température en tant que dispositif contre le dépôt du calcaire dans le réseau de distribution d'eau.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. En particulier, l'invention porte sur des réseaux de distribution de liquide et ne se limite pas au cas particulier des réseaux d'eau chaude sanitaire qui ont été choisis au cours de la description comme mode de réalisation permettant de mieux appréhender l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Réseau de distribution de liquide (101) comportant un générateur (3), relié à au moins une canalisation collectrice (5) sur laquelle sont montées en parallèle plusieurs canalisations de distribution (6), ledit réseau ne comportant pas de canalisation de retour (7, 8) entre les canalisations de distribution et ledit générateur, chacune des canalisations de distribution étant fermée à son extrémité aval par rapport au générateur, ledit réseau de distribution ne comportant pas de moyen pour faire circuler le liquide en permanence dans le réseau, et au moins une canalisation dudit réseau comportant sur toute sa longueur au moins une couche continue conductrice (43 ; 67) en matériau conducteur ohmique du courant électrique, et étant munie d'au moins un moyen de maintien en température par induction (20) comportant d'une part un élément de liaison (28 ; 69) en matériau conducteur du courant électrique reliant deux portions (A, B) de ladite couche conductrice afin de former une boucle fermée (ABA) de conducteur, et d'autre part un dispositif pour engendrer un flux magnétique variable (30 ; 66) à travers ladite boucle fermée, caractérisé en ce que chacune desdites canalisations à maintenir en température par induction comporte au moins un tuyau (40 ; 65) à âme métallique (43 ; 67) formant ladite couche continue conductrice qui est intercalée entre une couche intérieure (45 ; 71) et une couche extérieure (44 ; 70) d'un isolant électrique, les deux portions (A, B) reliées par ledit élément de liaison (28 ; 69) correspondant à des portions du tuyau qui ont été dénudées de la couche externe d'isolant pour faire apparaître l'âme métallique et permettre un contact électrique entre l'âme métallique et l'élément de liaison.
2. Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réseau de distribution ne comporte pas de moyen d'équilibrage de la pression dans lesdites canalisations de distribution (5, 6).
3. Réseau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chacune desdites canalisations comporte plusieurs desdits tuyaux reliés par des raccords (27), la continuité électrique de l'ensemble de la canalisation au niveau desdits raccords étant assurée par des éléments de liaison électrique intermédiaires (25) en matériau conducteur du courant électrique reliant chacune des extrémités dénudées, adjacentes audit raccord, des tuyaux situés de part et d'autre dudit raccord.
4. Réseau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chacune desdites canalisations de distribution comporte plusieurs desdits tuyaux reliés par des raccords conducteurs (27 ; 41, 42 ; 66, 142) comportant une couche en un matériau conducteur du courant électrique en liaison électrique avec chacune des âmes métalliques des tuyaux situés de part et d'autre dudit raccord.
5. Réseau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune desdites canalisations comporte plusieurs tuyaux (65) ayant une seconde âme métallique (69) formant ledit élément de liaison placée entre ladite couche externe d'isolant et la première âme métallique, et séparée de celle-ci par une couche supplémentaire intermédiaire d'isolant électrique (68).
6. Réseau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit dispositif pour engendrer un flux magnétique variable à travers une desdites boucles fermées de conducteur est un transformateur de courant (30) à cœur magnétique (32) dont le bobinage primaire (31) est alimenté par un courant variable et dont le bobinage secondaire est constitué par ladite boucle fermée (ABA) de conducteur.
7. Réseau selon les revendications 4 et 6 en combinaison, caractérisé en ce que l'un au moins des raccords conducteurs, dit raccord transformateur (66), comporte une paroi interne (80) où se situe ladite couche conductrice du courant électrique, et une paroi externe définissant avec la paroi interne un espace annulaire (93) entre les deux parois, dans laquelle est logé le cœur magnétique (132) ainsi que le bobinage primaire (131) dudit transformateur.
8. Réseau selon les revendications 5 et 7 en combinaison, caractérisé en ce que ledit raccord transformateur comporte dans sa paroi externe (81) une seconde couche conductrice du courant électrique en liaison électrique avec chacune desdites secondes âmes métalliques des tuyaux situés de part et d'autre dudit raccord, et de telle manière que les deux couches conductrices dudit raccord transformateur soient isolées électriquement l'une de l'autre.
9. Procédé de maintien de la température dans un réseau de distribution de liquide selon l'une des revendications 1 à 8, ledit réseau comportant un générateur (3), relié à une canalisation principale (5) collectrice sur laquelle sont montées en parallèle plusieurs canalisations de distribution (6), chacune desdites canalisations comportant sur toute sa longueur au moins une couche continue conductrice en matériau conducteur ohmique du courant électrique, caractérisé en ce que chacune desdites canalisations à maintenir en température par induction comporte au moins un tuyau (40 ; 65) à âme métallique (43 ; 67) formant ladite couche continue conductrice qui est intercalée entre une couche intérieure (45 ; 71) et une couche extérieure (44 ; 70) d'un isolant électrique, et en ce que le procédé consiste à :
- relier deux portions (A, B) de ladite couche continue conductrice de ladite canalisation par un élément de liaison (28 ; 69) en matériau conducteur du courant électrique afin de former une boucle fermée (ABA) de conducteur, portions entre lesquelles l'utilisateur souhaite maintenir la température du liquide à une température dite de consigne, les deux portions (A, B) reliées par ledit élément de liaison (28 ; 69) correspondant à des portions du tuyau qui ont été dénudées de la couche externe d'isolant pour faire apparaître l'âme métallique et permettre un contact électrique entre l'âme métallique et l'élément de liaison ;
- engendrer un flux magnétique variable à travers ladite boucle fermée, pour induire une énergie électrique dans ladite boucle fermée et que tout ou partie de ladite énergie électrique se dissipe par effet Joule dans ladite couche conductrice (43 ; 67) de ladite canalisation entre lesdites deux portions et que tout ou partie de la chaleur ainsi créée se transmette au liquide contenu dans la canalisation ; et,
- adapter l'amplitude des variations du flux magnétique pour que la chaleur apportée par la canalisation au liquide compense approximativement les pertes de chaleur dudit liquide le long du réseau de distribution, et maintienne la température du liquide sensiblement à la température de consigne.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à :
- admettre dans le générateur (3) un volume de liquide équivalent à un volume de liquide extrait du réseau ; - régler le générateur pour qu'il chauffe le volume de liquide admis, le portant d'une température initiale à la température de consigne ; et,
- alimenter les canalisations d'un volume de liquide à la température de consigne, équivalent audit volume extrait, ledit générateur ne servant qu'à chauffer ledit volume de liquide.
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PCT/FR2003/002009 WO2004003438A1 (fr) 2002-06-28 2003-06-27 Reseau de distribution d'un liquide et son procede de maintien en temperature par induction

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2105159A (en) * 1981-08-28 1983-03-16 Cheltenham Induction Heating L Induction heating apparatus
DE3306784A1 (de) * 1983-02-26 1984-08-30 Friedrich 7180 Crailsheim Müller System zur warmhaltung warmen brauchwassers mittels einer elektrischen rohr-begleitheizung
GB2154402A (en) * 1984-01-19 1985-09-04 Ashwood Norman J Fluid heater
US20020028070A1 (en) * 1998-09-14 2002-03-07 Petter Holen Heating system for crude oil transporting metallic tubes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2105159A (en) * 1981-08-28 1983-03-16 Cheltenham Induction Heating L Induction heating apparatus
DE3306784A1 (de) * 1983-02-26 1984-08-30 Friedrich 7180 Crailsheim Müller System zur warmhaltung warmen brauchwassers mittels einer elektrischen rohr-begleitheizung
GB2154402A (en) * 1984-01-19 1985-09-04 Ashwood Norman J Fluid heater
US20020028070A1 (en) * 1998-09-14 2002-03-07 Petter Holen Heating system for crude oil transporting metallic tubes

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